JP2017073478A - 多層巻コイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多層巻コイルの製造に用いる導線の使用量の低減を図る。【解決手段】ピン部２４の外周に沿って平角線５０を曲げる工程を複数回行なうことによって多層巻コイルを製造する。この際、第１外径部２５と第２外径部２６とを軸方向で有するピン部２４を軸方向（図中手前奥方向）に移動させて、第１外径部２５の外周に沿って平角線５０を曲げることによって内側コイル４１の曲げ部４４を形成すると共に第２外径部２６の外周に沿って平角線５０を曲げることによって外側コイル４５の曲げ部４８を形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、多層巻コイルの製造方法に関する。

従来、この種の多層巻コイルの製造方法としては、円筒形のスペーサの外周に沿って平角線を曲げることによってコイルの曲げ部を形成し、この工程を複数回行なうことによって多層巻コイルを製造するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−１００００８号公報

上述の多層巻コイルの製造方法では、スペーサの外径が一定であることから、多層巻コイルにおける内周側のコイルの曲げ部も外周側のコイルの曲げ部も同一の曲率半径となる。このため、内周側のコイルの曲げ部と外周側のコイルの曲げ部との間に比較的大きい隙間（デッドスペース）ができてしまい、平角線の使用量が多くなり、損失（銅損），コスト，重量の増加を招いていた。

本発明の多層巻コイルの製造方法は、多層巻コイルの製造に用いる導線の使用量の低減を図ることを主目的とする。

本発明の多層巻コイルの製造方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の多層巻コイルの製造方法は、
円筒状のピン部の外周に沿って導線を曲げる工程を複数回行なうことによって多層巻コイルを製造する多層巻コイルの製造方法であって、
外径の異なる複数の部位を軸方向で有する前記ピン部の前記軸方向の移動を伴って、前記多層巻コイルにおける外周側のコイルの曲げ部の形成時には内周側のコイルの曲げ部の形成時に比して前記ピン部における外径の大きい部位の外周に沿って前記導線を曲げる、
ことを特徴とする。

この本発明の多層巻コイルの製造方法では、円筒状のピン部の外周に沿って導線を曲げる工程を複数回行なうことによって多層巻コイルを製造する。そして、この際において、外径の異なる複数の部位を軸方向で有するピン部の軸方向の移動を伴って、多層巻コイルにおける外周側のコイルの曲げ部の形成時には内周側のコイルの曲げ部の形成時に比してピン部における外径の大きい部位の外周に沿って導線を曲げる。これにより、内周側のコイルの曲げ部と外側コイルの曲げ部との間の隙間（デッドスペース）を低減し、多層巻コイルの製造に用いる導線の使用量の低減して、損失（銅損），コスト，重量の増加を抑制することができる。また、ピン部を複数準備したり多層巻コイルの製造中にピン部を交換したりしなくてよいから、生産性を向上させることができる。

本発明の一実施例としての多層巻コイルの製造方法による多層巻コイル４０の製造に用いられる製造装置１０の構成図である。 図１の製造装置１０のＡ−Ａ断面の断面図である。 図１の製造装置を用いて製造される多層巻コイル４０の構成図である。 曲げ加工部２０の説明図である。 曲げ加工部２０の動作の一例を示す説明図である。 曲げ加工部２０の動作の一例を示す説明図である。 実施例および比較例の多層巻（２層巻）コイル４０，４０Ｂの一部の拡大図である。 変形例の曲げ加工部２０の構成図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての多層巻コイルの製造方法による多層巻コイル（カセットコイル）４０の製造に用いられる製造装置１０の構成図であり、図２は、図１の製造装置１０のＡ−Ａ断面の断面図であり、図３は、図１の製造装置を用いて製造される多層巻コイル４０の構成図である。なお、製造された多層巻コイル４０は、回転電機のステータのステータコアに装着される。

実施例の製造装置１０は、図１に示すように、導線としての平角線５０が巻回されたボビンを支持するアンコイラ１１と、ボビンから平角線５０を引き出して送る送り部１２と、送り部１２からの平角線５０をエッジワイズ曲げ加工する曲げ加工部２０と、を備える。この製造装置１０は、平角線５０をエッジワイズ曲げ加工する工程を複数回行なうことによって多層巻コイル４０を製造する。ここで、多層巻コイル４０としては、図３に示すように、２層巻コイルを製造するものとした。以下、２層巻コイルのうち内周側のコイルを「内側コイル４１」といい、外周側のコイルを「外側コイル４５」という。また、平角線５０は、電気伝導性の優れた材料（例えば、銅など）によって、断面形状が扁平な矩形形状の導線として形成されている。

送り部１２は、平角線５０をクランプして初期位置から必要ストロークだけ図１中上側に移動することによって平角線５０を必要ストロークだけ曲げ加工部２０側に送り、曲げ加工部２０が平角線５０をエッジワイズ曲げ加工した後に、平角線５０のクランプを解除して図１中下側に移動して初期位置に戻る。この送り部１２は、図示しないコントローラによって制御される。ここで、必要ストロークは、図３に示すように、内側コイル４１の形成時には、内側コイル４１の直線部４２または直線部４３の長さと曲げ部４４の長さとに応じて定まり、外側コイル４５の形成時には、外側コイル４５の直線部４６または直線部４７の長さと曲げ部４８の長さとに応じて定まる。

曲げ加工部２０は、図１，図２に示すように、ベース部２１と、回動部２２と、ベアリング２３と、ピン部２４と、曲げ治具２８と、を備える。

ベース部２１は、中央に穴を有する円板状に形成されており、図示しない装置フレームに固定されている。回動部２２は、中央に穴を有する円板状に形成されており、外周面が歯車状に形成されている。ベアリング２３は、ベース部２１の外周と回動部２２の内周との間に配置されている。したがって、回動部２２は、ベース部２１に対して回動できるようになっている。

ピン部２４は、２段の円筒状に形成されており、第１外径部２５と、第１外径部２５から延出して且つ第１外径部２５に比して大きい外径を有する第２外径部２６と、を有する。ここで、第１外径部２５の外径φ１は、多層巻コイル４０の内側コイル４１の曲げ部４４の曲率半径ｒ１の２倍となるように設計されている。また、第２外径部２６の外径φ２は、多層巻コイル４０の外側コイル４５の曲げ部４８の曲率半径ｒ２の２倍となるように設計されている。このピン部２４は、ベース部２１の穴に挿通されており、軸方向（図１中手前奥方向，図２上下方向）に移動できるようになっている。

曲げ治具２８は、回動部２２と一体に回動すると共に、回動部２２の径方向に移動できるようになっている。

回動部２２および曲げ治具２８の一体の回動，ピン部２４の軸方向の移動，曲げ治具２８の回動部２２の径方向の移動は、図示しないコントローラよって制御される。

また、曲げ加工部２０は、一体に、図１，図２中左右方向に移動できるようになっている。これは以下の理由による。図１，図２は、平角線５０のピン部２４側の面（以下、「ピン部側面」という）をピン部２４の第２外径部２６に当接させるときの平角線５０と曲げ加工部２０との位置関係である。これに対して、平角線５０のピン部側面をピン部２４の第１外径部２５に当接させるときには、図４に示すように、図２の状態から、ピン部２４を軸方向のうち図２中下側（図１中奥側）に移動させると共に平角線５０に対して曲げ加工部２０を図２中右側（図１中左側）に相対的に移動させる必要がある。こうした理由により、実施例では、曲げ加工部２０が図１，図２中左右方向に移動できるようにした。なお、平角線５０と曲げ加工部２０との相対的な位置を調節するには、曲げ加工部２０が図１，図２中左右方向に移動するのに代えて、平角線５０、即ち、アンコイラ１１および送り部１２が図１中左右方向に移動するものとしてもよい。

この曲げ加工部２０では、外側コイル４５の曲げ部４８の形成時には、まず、平角線５０のピン部側面がピン部２４の第２外径部２６に当接している状態で、曲げ治具２８が平角線５０側に移動して第２外径部２６と曲げ治具２８とによって平角線５０を挟持する。そして、図５に示すように、回動部２２および曲げ治具２８がベース部２１に対して図５中時計回りに９０度だけ回動することによって、平角線５０を、第２外径部２６の外周に沿って曲げ角度が９０度となるようにエッジワイズ曲げ加工する。こうして形成される曲げ部４８の曲率半径ｒ２は、第２外径部２６の外径φ２の２分の１となる。

また、内側コイル４１の曲げ部４４の形成時には、まず、平角線５０のピン部側面がピン部２４の第１外径部２５に当接している状態で、曲げ治具２８が平角線５０側に移動して第１外径部２５と曲げ治具２８とによって平角線５０を挟持する。そして、図６に示すように、回動部２２および曲げ治具２８がベース部２１に対して図６中時計回りに９０度だけ回動することによって、平角線５０を、第１外径部２５の外周に沿って曲げ角度が９０度となるようにエッジワイズ曲げ加工する。こうして形成される曲げ部４４の曲率半径ｒ１は、第１外径部２５の外径φ１の２分の１となる。

実施例の製造装置１０では、送り部１２による平角線５０の必要ストロークずつの送りを伴って、例えば、平角線５０を、ピン部２４の第２外径部２６の外周に沿って３回，ピン部２４の第１外径部２５の外周に沿って４回，第２外径部２６に沿って４回，・・・，の順にエッジワイズ曲げ加工することによって多層巻コイル４０を製造する。なお、第２外径部２６を用いた３つの曲げ部４８の形成は、第１の同一平面で行なわれ、次の第１外径部２５を用いた４つの曲げ部４４の形成は、第２の同一平面で行なわれ、その次の第２外径部２６を用いた４つの曲げ部４８の形成は、第３の同一平面で行なわれ、その後は同様に行なわれる。これは、例えば、１つ目の外側コイル４５を形成した後に１つ目の内側コイル４１を形成する際の外側コイル４５と曲げ治具４８との干渉を防止したり、１つ目の内側コイル４１を形成した後に２つ目の外側コイル４５の形成する際の内側コイル４１とピン部２４の第２外径部２６との干渉を防止したりするためである。こうして多層巻コイル４０を製造すると、その後に、多層巻コイル４０を、ステータコアに装着するのに適した形状にするために、必要に応じて多層巻コイル４０の軸方向などの変形を行なう。

図７は、実施例および比較例の多層巻（２層巻）コイル４０，４０Ｂの一部の拡大図である。図７（ａ）は、第１外径部２５および第２外径部２６を有するピン部２４の第１外径部２５を用いて内側コイル４１の曲げ部４４を形成すると共にピン部２４の第２外径部２６を用いて外側コイル４５の曲げ部４８を形成した実施例を示す。図７（ｂ）は、第１外径部２５のみを有する（第２外径部２６を有しない）ピン部２４Ｂを用いて内側コイル４１の曲げ部４４，外側コイル４５Ｂの曲げ部４８Ｂを形成した比較例を示す。なお、内側コイル４１の曲げ部４４の曲率半径ｒ１は、ステータコアの形状などによって定まるものであるから、実施例および比較例で同一とした。

比較例の場合、ピン部２４Ｂの外径が第１外径部２５の外径φ１で一定であることから、内側コイル４１の曲げ部４４の曲率半径ｒ１と外側コイル４５Ｂの曲げ部４８Ｂの曲率半径ｒ３とは、互いに等しい。このため、内側コイル４１の曲げ部４４と外側コイル４５Ｂの曲げ部４８Ｂとの間に比較的大きい隙間（デッドスペース）ができてしまい、平角線５０の使用量が多くなり、損失（銅損），コスト，重量の増加を招いてしまう。これに対して、内側コイル４１の曲げ部４４を形成する際と外側コイル４５の曲げ部４８を形成する際とで、ピン部２４を交換することも考えられる。しかし、この場合、外径の異なる複数のピン部２４を準備する必要がある。また、この場合、ピン部２４の交換に時間を要することから、多層巻コイル４０の製造に要する時間が長くなってしまう。これらに対して、実施例では、多層巻コイル４０を製造する際において、第１外径部２５と第２外径部２６とを軸方向で有するピン部２４を軸方向に移動させて、第１外径部２５の外周に沿って平角線５０を曲げることによって内側コイル４１の曲げ部４４を形成すると共に第２外径部２６の外周に沿って平角線５０を曲げることによって外側コイル４５の曲げ部４８を形成する。これにより、内側コイル４１の曲げ部４４と外側コイル４５の曲げ部４８との間の隙間（デッドスペース）を低減し、平角線５０の使用量を低減して、損失（銅損），コスト，重量の増加を抑制することができる。また、ピン部２４を複数準備したり多層巻コイル４０Ｂの製造中にピン部２４を交換したりしなくてよいから、生産性を向上させることができる。

以上説明した実施例の多層巻コイルの製造方法では、ピン部２４の外周に沿って平角線５０を曲げる工程を複数回行なうことによって多層巻コイル４０を製造する。この際、第１外径部２５と第２外径部２６とを軸方向で有するピン部２４を軸方向に移動させて、第１外径部２５の外周に沿って平角線５０を曲げることによって内側コイル４１の曲げ部４４を形成すると共に第２外径部２６の外周に沿って平角線５０を曲げることによって外側コイル４５の曲げ部４８を形成する。これにより、内側コイル４１の曲げ部４４と外側コイル４５の曲げ部４８との間の隙間（デッドスペース）を低減し、多層巻コイル４０の製造に用いる平角線５０の使用量を低減して、損失（銅損），コスト，重量の増加を抑制することができる。

実施例の多層巻コイルの製造方法では、ピン部２４の第１外径部２５または第２外径部２６と曲げ治具２８とによって平角線５０を挟持し、回動部２２および曲げ治具２８がベース部２１に対して９０度だけ回動することによって、平角線５０をエッジワイズ曲げ加工するものとした。しかし、図８の変形例の曲げ加工部１２０に示すように、実施例の曲げ加工部２０の構成に加えて、平角線５０の図８中上側の面を保持（クランプ）するクランプ部３０を更に備えるものとしてもよい。平角線５０を曲げ加工部２０によって曲げる際には、平角線５０における多層巻コイル４０の曲げ部４４，４８の内周部となる部位が多層巻コイル４０の軸方向（図８中上下方向）に膨らもうとする。これに対して、クランプ部３０を備えることにより、平角線５０のこうした膨らみを抑制することができる。

実施例の多層巻コイルの製造方法では、多層巻コイルとして２層巻コイルを製造するものとした。しかし、３層以上の多層巻コイルを製造するものとしてもよい。この場合、ピン部の段数を、多層巻コイルの層数に応じた段数とすればよい。そして、ピン部の軸方向の移動を伴って、多層巻コイルにおける外周側のコイルの曲げ部の形成時には内周側のコイルの曲げ部の形成時に比してピン部における外径の大きい部位の外周に沿って導線を曲げればよい。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、多層巻コイルの製造産業などに利用可能である。

１０ 製造装置、１１ アンコイラ、１２ 送り部、２０，１２０ 曲げ加工部、２１ ベース部、２２ 回動部、２３ ベアリング、２４，２４Ｂ ピン部、２５ 第１外径部、２６ 第２外径部、２８ 曲げ治具、３０ クランプ部、４０，４０Ｂ 多層巻コイル、４１ 内側コイル、４２，４３，４６，４７ 直線部、４４，４８，４８Ｂ 曲げ部、４５，４５Ｂ 外側コイル、５０ 平角線。

Claims (1)

1. 円筒状のピン部の外周に沿って導線を曲げる工程を複数回行なうことによって多層巻コイルを製造する多層巻コイルの製造方法であって、
   外径の異なる複数の部位を軸方向で有する前記ピン部の前記軸方向の移動を伴って、前記多層巻コイルにおける外周側のコイルの曲げ部の形成時には内周側のコイルの曲げ部の形成時に比して前記ピン部における外径の大きい部位の外周に沿って前記導線を曲げる、
   ことを特徴とする多層巻コイルの製造方法。